Around the globe several observatories are seeking the first direct detection of gravitational waves (GWs). These waves are predicted by Einstein's General Theory of Relativity [Einstein, A., Annalen der Physik 49, 769-822 (1916)] and are generated e.g. by black-hole binary systems [Sathyaprakash, B. S. and Schutz, B. F., Living Rev. Relativity 12, 2 (2009)]. Current GW detectors are Michelson-type kilometer-scale laser interferometers measuring the distance changes between in vacuum suspended mirrors. The sensitivity of these detectors at frequencies above several hundred hertz is limited by the vacuum (zero-point) fluctuations of the electromagnetic field. A quantum technology - the injection of squeezed light [Caves, C. M., Phys. Rev. D 23, 1693-1708 (1981)] - offers a solution to this problem. Here we demonstrate the squeezed-light enhancement of GEO600, which will be the GW observatory operated by the LIGO Scientific Collaboration in its search for GWs for the next 3-4 years. GEO600 now operates with its best ever sensitivity, which proves the usefulness of quantum entanglement and the qualification of squeezed light as a key technology for future GW astronomy.

The goal of the Laser Interferometric Gravitational-Wave Observatory (LIGO) is to detect and study gravitational waves (GWs) of astrophysical origin. Direct detection of GWs holds the promise of testing general relativity in the strong-field regime, of providing a new probe of exotic objects such as black holes and neutron stars and of uncovering unanticipated new astrophysics. LIGO, a joint Caltech–MIT project supported by the National Science Foundation, operates three multi-kilometer interferometers at two widely separated sites in the United States. These detectors are the result of decades of worldwide technology development, design, construction and commissioning. They are now operating at their design sensitivity, and are sensitive to gravitational wave strains smaller than one part in 1021. With this unprecedented sensitivity, the data are being analyzed to detect or place limits on GWs from a variety of potential astrophysical sources.

The advanced interferometer network will herald a new era in observational astronomy. There is a very strong science case to go beyond the advanced detector network and build detectors that operate in a frequency range from 1 Hz-10 kHz, with sensitivity a factor ten better in amplitude. Such detectors will be able to probe a range of topics in nuclear physics, astronomy, cosmology and fundamental physics, providing insights into many unsolved problems in these areas.